本节对DR-PBDT 桨、DRFC-PBDT 桨、DPRFC-PBDT 桨3 种不同搅拌体系中固液两相混合过程的混沌特性和悬浮特性进行了对比研究。通过压力脉动传感器测量固液两相混合过程中的压力脉动时间序列信号,并利用Matlab 获取混合体系的最大Lyapunov 指数、混沌吸引子及其分形维数,表征固液混合体系的混沌特性。通过取样法测量搅拌槽轴向局部固含率分布,考察搅拌槽内固液两相的悬浮特性。利用可视化实验观察搅拌槽内固液两相悬浮过程的变化规律。得到以下结论:
图5.37 固液两相悬浮实验的可视化图
①与DR-PBD 桨相比,DRFC-PBDT 桨能够通过柔性连接部分对固液混合体系不断地扰动,提高混合体系的湍动程度,增大固体颗粒的悬浮程度。与DRFC-PBDT 桨相比,DPRFC-PBDT 桨能够通过自身旋转产生的一系列高速射流,增大流体的瞬时速度梯度,增强流体的湍动程度,进而形成许多小漩涡,强化涡流扩散过程,提高固体颗粒的悬浮程度。(www.daowen.com)
②当柔性片长度和宽度分别为56 cm 和2 cm,DPRFC-PBDT 桨孔径和孔隙率分别为8 mm和12.56%时,搅拌体系中的LLE 最大,轴向固含率分布最为均匀。在雷诺数Re≈2 ×105 的条件下,与DR-PBDT 桨和DRFC-PBDT 桨体系相比,DPRFC-PBDT 桨体系的LLE 分别提高了69.3%和19.3%。这表明DPRFC-PBDT 桨能够有效地增大固液两相的混沌混合程度,强化固液两相的混沌混合过程。
③通过切比雪夫滤波器对流体压力脉动时间序列数据进行处理,对过滤后的压力脉动时间序列数据进行相空间重构,提取固液混合体系的混沌吸引子,并利用盒子计数法计算混沌吸引子的分形维数,表征固液两相的混沌混合程度。结果表明,DPRFC-PBDT 桨能够有效地增大固液两相混合体系中混沌吸引子的分形维数,提高固液两相的悬浮效果。
④通过对3 种桨型搅拌体系中的轴向局部固含率分布和固液悬浮度ζ 进行分析可知,与DR-PBDT 桨体系和DRFC-PBDT 桨体系相比,DPRFC-PBDT 桨体系中轴向局部固含率分布更均匀,固液悬浮度更大。
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